(ETC)工作原理綜述

1ETC系統(tǒng)簡介

ETC系統(tǒng)是利用微波（或紅外或射頻）技術、電子技術、計算機技術、通信和網(wǎng)絡技術、信息技術、傳感技術、圖象識別技術等高新技術的設備和軟件（包括管理）所組成的先進系統(tǒng)，以實現(xiàn)車輛無需停車既可自動收取道路通行費用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術，所以本文主要針對此類系統(tǒng)進行綜述。不停車收費系統(tǒng)通過路邊車道設備控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置（稱為路邊讀寫設備，簡稱RSE），識別車輛上設備（稱為車載器，簡稱OBU）內特有編碼，判別車型，計算通行費用，并自動從車輛用戶的專用帳戶中扣除通行費。對使用ETC車道的未安裝車載器或車載器無效的車輛，則視作違章車輛，實施圖象抓拍和識別，會同交警部門事后處理。

與傳統(tǒng)人工收費（ManualTollCollection，簡稱MTC）方式不同，ETC帶來的好處有:無需收費廣場，節(jié)省收費站的占地面積；節(jié)省能源消耗，減少停車時的廢氣排放和對城市環(huán)境的污染；降低車輛部件損耗；減少收費人員，降低收費管理單位的管理成本；實現(xiàn)計算機管理，提高收費管理單位的管理水平；對因缺乏收費廣場而無條件實施停車收費的場合，有實施收費的可能；無需排隊停車，可節(jié)省出行人的時間等；避免因停車收費而造成收費口堵塞，形成新的瓶頸等。ETC系統(tǒng)按收費站收費方式，可分為開放式和封閉式；按收費站車道配置，可分為ETC專用車道、MTC車道和ETC/MTC混合車道三類。鑒于我國道路實際情況，在較長的一段時間內，ETC和MTC將共存。

示意圖：ETC專用車道（左）和ETC/MTC混合車道（右）

資料來源：上�？萍记閳笏�根據(jù)相關資料整理編制

2ETC系統(tǒng)的關鍵技術及標準制定

不停車收費的車道控制系統(tǒng)包括以下三大關鍵子系統(tǒng)：

車輛自動識別技術（AVI）：主要由車載設備(OBU)和路邊設備(RSE)組成，兩者通過短程通信DSRC完成路邊設備對車載設備信息的一次讀寫，即完成收(付)費交易所必須的信息交換手續(xù)。目前用于ETC的短程通信主要是微波和紅外兩種方式，由于技術發(fā)展歷史的原因，微波方式的ETC已成為各國DSRC的主流。自動車型分類技術（AVC）：在ETC車道安裝車型傳感器測定和判斷車輛的車型，以便按照車型實施收費。也有簡單的方式，即通過讀取車載器中車型的信息。違章車輛抓拍技術（VEC）：主要由數(shù)碼照相機、圖象傳輸設備、車輛牌照自動識別系統(tǒng)等組成。對不安裝車載設備OBU的車輛用數(shù)碼相機實施抓拍措施，并傳輸?shù)绞召M中心，通過車牌自動識別系統(tǒng)識別違章車輛的車主，實施通行費的補收手續(xù)。

國際標準化組織于1992年設立了TC204技術委員會，從事ITS標準的制定。TC204技術委員會下設16個工作組，其中第5工作組（WG5）負責收費技術標準的制定，第15工作組（WG15）負責DSRC標準的制定。國際電信組織無線電總會（ITU-Radio）的第8研究組（SG8）負責無線電頻率資源的分配，其下設的工作組WP8A已在1999年2月19日舉行的日內瓦會議上通過了提案，同意了日本5.8GHz全雙工主動式、歐洲CEN的5.8GHz和意大利5.8GHz（全）雙工被動式三種DSRC標準，接著1999年11月底ITU-R/SG8在日內瓦會議上又進行表決并通過上述三種DSRC標準。201*年，5.8GHz微波頻率已正式成為被ITU確認的用于ETC的國際標準。由于歷史的原因和各國國情的不同，目前國際上形成了以歐洲、北美為代表的5.8GHz被動式和以日本為代表的5.8GHz主動式兩種DSRC通信標準；我國于201*年公布了《關于使用5.8GHz頻段頻率事宜的通知》（信部無[201*]277號），也正向5.8GHz微波統(tǒng)一。3ETC系統(tǒng)及其應用對比分析

目前AVI使用的微波DSRC通信規(guī)約主要存在主動式和被動式兩種工作方式，其技術性能比較如表1：

資料來源：上�？萍记閳笏�根據(jù)相關資料整理編制

就ETC系統(tǒng)應用來看，國內主要以上海和廣東為代表，國際上以日本、歐美為代表，具體舉例比較如

表2：

表2ETC系統(tǒng)應用比較

資料來源：上�？萍记閳笏�根據(jù)相關資料整理編制

從系統(tǒng)應用來看，盡管單片式ETC系統(tǒng)技術先進、產品成熟，但與國內現(xiàn)有的收費系統(tǒng)是完全隔離的。也就是說，如果要使用ETC系統(tǒng)，必須進行收費站的大規(guī)模改造，投資巨大、建設周期長、風險大。這是經(jīng)濟并不十分發(fā)達的我國，尤其是中西部地區(qū)建設ETC系統(tǒng)的最大障礙。因此，國外現(xiàn)有的ETC技術方案及運營模式并不適合國內區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費的客觀形勢要求。由于采用高安全性的預付卡方式開展公路收費的電子(非現(xiàn)金)支付業(yè)務是必然的發(fā)展趨勢，所以將IC卡技術和ETC技術進行有機的兼容，發(fā)揮二者互補作用可能是一個最佳的選擇。4相關企業(yè)簡介

國內企業(yè)：包括廣州市埃特斯通訊設備有限公司、廣東路路通有限公司、深圳市武大數(shù)字交通技術有限公司、上海城建（集團）公司、北京速通電子科技有限公司、北京紫光捷通科技有限公司、北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司、瑞典康比特(中國)交通系統(tǒng)有限公司、四川新源現(xiàn)代智能科技有限公司等。其中，廣州市埃特斯通訊設備有限公司研制了兩片式電子標簽加雙界面CPU卡電子不停車收費裝置，已廣泛應用于廣東省不停車收費系統(tǒng)；深圳市武大數(shù)字交通技術有限公司重點開發(fā)以3S（GPS、GIS、RS）和通信技術為核心、以全國地理數(shù)據(jù)為基礎平臺的LBS軟件產品和LBS應用項目，包括GPS不停車收費系統(tǒng)等；上海城建（集團）公司設計的不停車收費系統(tǒng)在虹橋機場收費口已經(jīng)獲得成功應用；北京速通電子科技有限公司主要從事智能交通設備軟件的技術開發(fā)、應用及生產和智能交通系統(tǒng)的運營管理等，承擔了北京市高速公路電子收費“一卡通”不停車收費的運營、管理、服務。

美國企業(yè)：包括TransCore公司、AMTECH公司、TI公司、MFS公司等。其中，TransCore公司在收費領域的歷史可追溯到上世紀30年代，其客戶在美國占60%以上，是AVI技術設計、集成和維護的供應商領導者。

日本企業(yè)：包括TOYOTA汽車公司、MATSUSHITA電氣公司、NISSAN公司、MITSUBISHI電氣公司等。其中，TOYOTA是ETC讀卡機的主要制造廠商。歐洲企業(yè)：包括挪威科瑞（Q-FreeASA）公司、奧地利卡普施（KAPSCHTrafficComAB）公司（原瑞典康比特（CombitechAS）公司）、Kapsch、GEA、CSRoute、Autostrade、FELA、AscomMonetel、Efkon、DaimlerChryslerServicesMobilityManagement、VodafonePilotEntwicklung等。其中，Q-FreeASA是世界領先的提供智能交通系統(tǒng)與收費系統(tǒng)全面解決方案的供應商，其系統(tǒng)的主要部件包括符合CEN標準的電子標簽、路邊通訊系統(tǒng)、視頻識別系統(tǒng)、自動車型分類系統(tǒng)和收集和處理信息的中央管理系統(tǒng)。

擴展閱讀：電子不停車收費系統(tǒng)(ETC)工作原理綜述

電子不停車收費系統(tǒng)(ETC)工作原理綜述1ETC系統(tǒng)簡介

ETC系統(tǒng)是利用微波（或紅外或射頻）技術、電子技術、計算機技術、通信和網(wǎng)絡技術、信息技術、傳感技術、圖象識別技術等高新技術的設備和軟件（包括管理）所組成的先進系統(tǒng)，以實現(xiàn)車輛無需停車既可自動收取道路通行費用。目前，大多數(shù)ETC系統(tǒng)均采用微波技術，所以本文主要針對此類系統(tǒng)進行綜述。

不停車收費系統(tǒng)通過路邊車道設備控制系統(tǒng)的信號發(fā)射與接收裝置（稱為路邊讀寫設備，簡稱RSE），識別車輛上設備（稱為車載器，簡稱OBU）內特有編碼，判別車型，計算通行費用，并自動從車輛用戶的專用帳戶中扣除通行費。對使用ETC車道的未安裝車載器或車載器無效的車輛，則視作違章車輛，實施圖象抓拍和識別，會同交警部門事后處理。

與傳統(tǒng)人工收費（ManualTollCollection，簡稱MTC）方式不同，ETC帶來的好處有:無需收費廣場，節(jié)省收費站的占地面積；節(jié)省能源消耗，減少停車時的廢氣排放和對城市環(huán)境的污染；降低車輛部件損耗；減少收費人員，降低收費管理單位的管理成本；實現(xiàn)計算機管理，提高收費管理單位的管理水平；對因缺乏收費廣場而無條件實施停車收費的場合，有實施收費的可能；無需排隊停車，可節(jié)省出行人的時間等；避免因停車收費而造成收費口堵塞，形成新的瓶頸等。

ETC系統(tǒng)按收費站收費方式，可分為開放式和封閉式；按收費站車道配置，可分為ETC專用車道、MTC車道和ETC/MTC混合車道三類。鑒于我國道路實際情況，在較長的一段時間內，ETC和MTC將共存。示意圖：ETC專用車道（左）和ETC/MTC混合車道（右）

資料來源：上海科技情報所根據(jù)相關資料整理編制

2ETC系統(tǒng)的關鍵技術及標準制定

不停車收費的車道控制系統(tǒng)包括以下三大關鍵子系統(tǒng)：

車輛自動識別技術（AVI）：主要由車載設備(OBU)和路邊設備(RSE)組成，兩者通過短程通信DSRC完成路邊設備對車載設備信息的一次讀寫，即完成收(付)費交易所必須的信息交換手續(xù)。目前用于ETC的短程通信主要是微波和紅外兩種方式，由于技術發(fā)展歷史的原因，微波方式的ETC已成為各國DSRC的主流。自動車型分類技術（AVC）：在ETC車道安裝車型傳感器測定和判斷車輛的車型，以便按照車型實施收費。也有簡單的方式，即通過讀取車載器中車型的信息。

違章車輛抓拍技術（VEC）：主要由數(shù)碼照相機、圖象傳輸設備、車輛牌照自動識別系統(tǒng)等組成。對不安裝車載設備OBU的車輛用數(shù)碼相機實施抓拍措施，并傳輸?shù)绞召M中心，通過車牌自動識別系統(tǒng)識別違章車輛的車主，實施通行費的補收手續(xù)。

國際標準化組織于1992年設立了TC204技術委員會，從事ITS標準的制定。TC204技術委員會下設16個工作組，其中第5工作組（WG5）負責收費技術標準的制定，第15工作組（WG15）負責DSRC標準的制定。國際電信組織無線電總會（ITU-Radio）的第8研究組（SG8）負責無線電頻率資源的分配，其下設的工作組WP8A已在1999年2月19日舉行的日內瓦會議上通過了提案，同意了日本5.8GHz全雙工主動式、歐洲CEN的5.8GHz和意大利5.8GHz（全）雙工被動式三種DSRC標準，接著1999年11月底ITU-R/SG8在日內瓦會議上又進行表決并通過上述三種DSRC標準。201*年，5.8GHz微波頻率已正式成為被ITU確認的用于ETC的國際標準。由于歷史的原因和各國國情的不同，目前國際上形成了以歐洲、北美為代表的5.8GHz被動式和以日本為代表的5.8GHz主動式兩種DSRC通信標準；我國于201*年公布了《關于使用5.8GHz頻段頻率事宜的通知》（信部無[201*]277號），也正向5.8GHz微波統(tǒng)一。3ETC系統(tǒng)及其應用對比分析

目前AVI使用的微波DSRC通信規(guī)約主要存在主動式和被動式兩種工作方式，其技術性能比較如表1：

資料來源：上�？萍记閳笏�根據(jù)相關資料整理編制

就ETC系統(tǒng)應用來看，國內主要以上海和廣東為代表，國際上以日本、歐美為代表，具體舉例比較如表2：

表2ETC系統(tǒng)應用比較

資料來源：上�？萍记閳笏�根據(jù)相關資料整理編制

從系統(tǒng)應用來看，盡管單片式ETC系統(tǒng)技術先進、產品成熟，但與國內現(xiàn)有的收費系統(tǒng)是完全隔離的。也就是說，如果要使用ETC系統(tǒng)，必須進行收費站的大規(guī)模改造，投資巨大、建設周期長、風險大。這是經(jīng)濟并不十分發(fā)達的我國，尤其是中西部地區(qū)建設ETC系統(tǒng)的最大障礙。因此，國外現(xiàn)有的ETC技術方案及運營模式并不適合國內區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費的客觀形勢要求。由于采用高安全性的預付卡方式開展公路收費的電子(非現(xiàn)金)支付業(yè)務是必然的發(fā)展趨勢，所以將IC卡技術和ETC技術進行有機的兼容，發(fā)揮二者互補作用可能是一個最佳的選擇。4相關企業(yè)簡介

國內企業(yè)：包括廣州市埃特斯通訊設備有限公司、廣東路路通有限公司、深圳市武大數(shù)字交通技術有限公司、上海城建（集團）公司、北京速通電子科技有限公司、北京紫光捷通科技有限公司、北京握奇數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司、瑞典康比特(中國)交通系統(tǒng)有限公司、四川新源現(xiàn)代智能科技有限公司等。其中，廣州市埃特斯通訊設備有限公司研制了兩片式電子標簽加雙界面CPU卡電子不停車收費裝置，已廣泛應用于廣東省不停車收費系統(tǒng)；深圳市武大數(shù)字交通技術有限公司重點開發(fā)以3S（GPS、GIS、RS）和通信技術為核心、以全國地理數(shù)據(jù)為基礎平臺的LBS軟件產品和LBS應用項目，包括GPS不停車收費系統(tǒng)等；上海城建（集團）公司設計的不停車收費系統(tǒng)在虹橋機場收費口已經(jīng)獲得成功應用；北京速通電子科技有限公司主要從事智能交通設備軟件的技術開發(fā)、應用及生產和智能交通系統(tǒng)的運營管理等，承擔了北京市高速公路電子收費“一卡通”不停車收費的運營、管理、服務。

美國企業(yè)：包括TransCore公司、AMTECH公司、TI公司、MFS公司等。其中，TransCore公司在收費領域的歷史可追溯到上世紀30年代，其客戶在美國占60%以上，是AVI技術設計、集成和維護的供應商領導者。

日本企業(yè)：包括TOYOTA汽車公司、MATSUSHITA電氣公司、NISSAN公司、MITSUBISHI電氣公司等。其中，TOYOTA是ETC讀卡機的主要制造廠商。

歐洲企業(yè)：包括挪威科瑞（Q-FreeASA）公司、奧地利卡普施（KAPSCHTrafficComAB）公司（原瑞典康比特（CombitechAS）公司）、Kapsch、GEA、CSRoute、Autostrade、FELA、AscomMonetel、Efkon、DaimlerChryslerServicesMobilityManagement、VodafonePilotEntwicklung等。其中，Q-FreeASA是世界領先的提供智能交通系統(tǒng)與收費系統(tǒng)全面解決方案的供應商，其系統(tǒng)的主要部件包括符合CEN標準的電子標簽、路邊通訊系統(tǒng)、視頻識別系統(tǒng)、自動車型分類系統(tǒng)和收集和處理信息的中央管理系統(tǒng)。

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